Réacteurs à ultrasons pour la production de biodiesel

Les réacteurs à ultrasons améliorent la cinétique des réactions chimiques dans le processus de conversion du biodiesel. Cela conduit à une transestérification plus rapide, à un rendement de conversion plus élevé et permet d'économiser le méthanol et le catalyseur en excès. Hielscher fabrique des réacteurs de mélange à ultrasons pour la production de biodiesel à toutes les échelles. Les réacteurs à ultrasons sont compacts, faciles à installer et très efficaces.

Augmentation et accélération de la production de biodiesel grâce aux ultrasons de puissance

Le biodiesel est un carburant renouvelable et propre fabriqué à partir d'huiles végétales, de graisses animales ou d'huiles de cuisson usagées. Il peut être produit par une réaction de transestérification, qui implique la conversion de triglycérides en esters méthyliques d'acides gras (EMAG) à l'aide d'un alcool et d'un catalyseur. L'un des moyens d'accélérer la réaction de transestérification consiste à utiliser des ondes ultrasoniques, qui peuvent améliorer le mélange et le transfert de masse des réactifs, ainsi que favoriser la rupture des gouttelettes d'huile et la dispersion du catalyseur.
Un appareil à ultrasons à sonde, également appelé sonotrode, est un dispositif qui génère des ondes sonores à haute fréquence (généralement entre 20 kHz et 30 kHz) en faisant vibrer une tige de titane. Les ondes ultrasoniques se propagent dans le liquide et créent des zones de haute et de basse pression, provoquant la formation et l'effondrement rapide de bulles de cavitation. L'effondrement des bulles génère un chauffage et un refroidissement locaux intenses, des forces de cisaillement élevées et des ondes de choc, qui peuvent augmenter la vitesse de réaction et l'efficacité du processus de transestérification.

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Hielscher's Ultrasonic 32MMGY Biodiesel Reactor

L'appareil à ultrasons UIP16000hdT est capable de traiter 32 millions de tonnes de biodiesel.

 

Dans ce tutoriel vidéo, nous vous expliquons comment les réacteurs à ultrasons pour biodiesel améliorent de manière significative la production de biodiesel. Les réacteurs à ultrasons Hielscher pour biodiesel sont reconnus comme un outil puissant pour améliorer le processus de production de biodiesel. Dans ce tutoriel, nous nous penchons sur le principe de fonctionnement qui les sous-tend et montrons différentes configurations à ultrasons pour toute échelle de production. Améliorez votre production de biodiesel en termes d'efficacité et de rentabilité et produisez des rendements plus élevés de biodiesel de haute qualité dans le cadre d'une conversion rapide. Dans le même temps, les réacteurs à ultrasons pour biodiesel permettent d'utiliser des huiles pauvres telles que les huiles végétales usagées ou les graisses de cuisson usagées et contribuent à économiser le méthanol et le catalyseur, contribuant ainsi à une fabrication de biodiesel durable et respectueuse de l'environnement.

Production de biodiesel à l'aide de sonoréacteurs Hielscher pour un meilleur rendement et une meilleure qualité & capacité

Vignette vidéo

 

Avantages de la production de biodiesel par ultrasons

L'utilisation d'un appareil à ultrasons à sonde pour la synthèse du biodiesel présente les avantages suivants :

  1. Vitesse de réaction plus rapide : Les ondes ultrasoniques peuvent augmenter le transfert de masse des réactifs et accélérer la réaction de transestérification, réduisant ainsi le temps de réaction et augmentant le rendement du biodiesel.
  2. Rendement et pureté plus élevés : Le procédé ultrasonique pour le biodiesel améliore la dispersion du catalyseur et l'homogénéité du mélange réactionnel, ce qui permet d'augmenter le rendement et la pureté du biodiesel. Grâce aux ultrasons, il est possible d'utiliser des matières premières de qualité inférieure, telles que les huiles de cuisson usagées, et de les transformer en biodiesel de haute qualité.
  3. Consommation d'énergie réduite : L'utilisation des ultrasons réduit l'énergie nécessaire pour mélanger et chauffer le mélange réactionnel, ainsi que la quantité de catalyseur nécessaire, ce qui se traduit par un processus plus durable et plus rentable.
  4. Flexibilité et évolutivité : Les ultrasons et les réacteurs à sonde Hielscher peuvent être utilisés pour la production de biodiesel à petite et à grande échelle et peuvent être facilement intégrés dans les processus de production existants.

En résumé, cela signifie que l'utilisation d'ultrasons Hielscher et de réacteurs à ultrasons pour la synthèse du biodiesel offre des avantages significatifs en termes de vitesse de réaction, de rendement, de pureté, de consommation d'énergie et d'évolutivité, ce qui en fait une technologie rentable pour la production durable de carburants renouvelables.

Les réacteurs ultrasoniques pour biodiesel réduisent les coûts et augmentent le rendement du biodiesel

L'émulsification par ultrasons utilise le cisaillement cavitationnel intense des homogénéisateurs à ultrasons dans les réacteurs en ligne à ultrasons.L'excès de méthanol et le catalyseur sont des facteurs de coût importants dans la production de biodiesel. Les réacteurs à ultrasons Hielscher utilisent un cisaillement cavitationnel intense pour mélanger le méthanol à votre charge d'alimentation. Vous obtenez ainsi des gouttelettes de méthanol beaucoup plus petites, ce qui améliore l'utilisation du méthanol et du catalyseur. Par conséquent, il faut moins de méthanol en excès et moins de catalyseur. En outre, la cavitation influence la cinétique de la réaction, ce qui entraîne une transestérification plus rapide et plus complète.

Diagramme de processus montrant les étapes du traitement du biodiesel. Les ultrasons peuvent améliorer considérablement l'estérification et la transestérification.

L'estérification par ultrasons est une étape de prétraitement qui réduit en esters les matières premières de qualité inférieure riches en AGF. Dans la deuxième étape de la transestérification ultrasonique, les triglycérides sont convertis en biodiesel (FAME).

L'utilisation de réacteurs à ultrasons pour la production de biodiesel est recommandée pour des capacités de production supérieures à 0,25 tonne de biodiesel par heure. Hielscher propose des réacteurs à ultrasons d'une capacité allant jusqu'à 16 tonnes/heure (5100 gallons/heure) par réacteur. Vous pouvez combiner plusieurs réacteurs en fonction de la capacité de votre processus. Vous pouvez ajouter des réacteurs supplémentaires ultérieurement lorsque vous augmentez votre capacité de production. Nous serons heureux de vous recommander la configuration de réacteurs biodiesel la plus adaptée à votre installation et à votre capacité de traitement.

Réacteurs ultrasoniques pour biodiesel à petite et moyenne échelle

réacteurs de mélange à ultrasons pour la production de biodieselPour les systèmes de production de biodiesel de petite et moyenne taille, jusqu'à 9 tonnes/heure (2900 gallons/heure), Hielscher vous propose l'UIP500hdT (500 watts), l'UIP1000hdT (1000 watts), l'UIP1500hdT (1500 watts) ou l'UIP2000hdT (2000 watts). Ces quatre réacteurs ultrasoniques en ligne sont très compacts, faciles à intégrer ou à installer ultérieurement. Ils sont conçus pour une utilisation intensive dans des environnements difficiles. Vous trouverez ci-dessous les configurations de réacteurs recommandées pour une gamme de taux de production.

tonnes/heure
gallons/heure
1 fois UIP500hdT
00,25 à 0,5
80 à 160
1 fois UIP1000hdT
00,5 à 1,0
160-320
1 fois UIP1500hdT
00,75 à 1,5
240-480
1 fois UIP2000hdT
1,0 à 2,0
320-640
2x UIP1500hdT
1,5 à 3,0
480-960
2x UIP2000hdT
2.0 à 4.0
640 à 1280
4x UIP1500hdT
3,0 à 6,0
960-1920
4x UIP2000hdT
4 à 8
1280 à 2560

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Réacteurs ultrasoniques industriels à pleine échelle pour le biodiesel

Production de biodiesel dans un réacteur en ligne à ultrasonsPour les installations industrielles de production de biodiesel, Hielscher propose les modèles UIP4000hdT (4000 watts), UIP6000hdT (6000 watts), UIP10000hdT (10000 watts) et UIP16000hdT (16000 watts). Ces homogénéisateurs à ultrasons avec réacteurs en ligne sont conçus pour la production continue de biodiesel à des débits élevés. Les quatre homogénéisateurs à ultrasons sont disponibles dans des armoires en acier inoxydable. L'installation verticale nécessite un espace au sol minimal pour l'installation ou le réaménagement. Vous trouverez ci-dessous les configurations recommandées pour des taux de traitement industriels typiques.

tonnes/heure
gallons/heure
3x UIP4000hdT
6,0 à 12,0
1920-3840
5x UIP4000hdT
10,0 à 20,0
3200-6400
3x UIP10000hdT
15,0 à 30,0
4800-9600
3x UIP16000hdT
24,0 à 48,0
7680-15360
5x UIP16000hdT
40,0 à 80,0
12800-25600

Inline à ultrasons Le mélange d'huile et de méthanol

Les réacteurs de mélange à ultrasons remplacent les agitateurs de cuve et autres mélangeurs à cisaillement dynamique. En général, les réacteurs à ultrasons pour biodiesel sont installés pour mélanger deux flux d'alimentation : l'huile et le méthanol (avec catalyseur). Pour cela, un pré-mélange brut est pompé à travers le réacteur ultrasonique en ligne, où la cavitation ultrasonique mélange et émulsifie les deux réactifs en 2 à 10 secondes. Il s'agit d'un processus de mélange en ligne. Lorsque le mélange sort du réacteur en ligne, la glycérine se sépare par gravité en moins de 60 minutes. Vous pouvez également introduire le mélange soniqué dans une centrifugeuse après quelques minutes de réaction. Le mélange en ligne réduit le nombre et le volume des réservoirs utilisés par rapport au traitement par lots classique. Cela améliore l'utilisation du capital.

Diagramme de processus montrant le processus de biodiesel en mode de flux continu. Les ultrasons peuvent améliorer considérablement l'estérification et la transestérification.

L'estérification et la transestérification par ultrasons peuvent être exécutées en tant que processus en ligne par lots ou en continu. Le graphique montre le procédé ultrasonique en ligne pour la transestérification du biodiesel (FAME).

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Littérature / Références


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, depuis les ultrasons compacts de laboratoire jusqu'aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.


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